黑色素瘤作为死亡率最高的皮肤恶性肿瘤，其抗凋亡机制与免疫抑制微环境导致其易转移、耐药。近年来兴起的铁死亡疗法为黑色素瘤治疗带来新方向。微针作为一种无痛微创的透皮给药技术，在药物递送到皮肤黑色素瘤部位时具有较大优势。

然而，现有微针给药系统在药物递送阶段仍面临三大难题：（1）受限于微针针体长度，药物难以深入致密肿瘤组织；（2）进入癌细胞后无法精准作用于关键靶点；（3）药物在作用部位滞留时间较短，无法持续起效。

针对这些难题，近日安徽中医药大学程志非研究员，王琪研究员与安徽医科大学刘琦副教授构建了一种多阶段调控多肽微针递送系统(Cel-FLPM/PF@MN)。该系统融合了传统中药与现代纳米技术，从雷公藤-芍药配伍效应中获得启发：将雷公藤红素（Cel）与形貌转变型多肽分子共价连接形成中药-多肽偶联物（Cel-FLPM），并载入到以芍药苷（PF）作为基材的微针中。

Cel-FLPM/PF@MN在微针药物递送阶段具有以下优势：1）PF改善肿瘤细胞外基质环境，促进药物向肿瘤组织深层渗透；2）Cel-FLPM以纳米颗粒形式自组装进入细胞后，可精准靶向线粒体；3）在酶催化作用下，Cel-FLPM从纳米颗粒原位转变为纳米纤维，从而延长Cel在细胞内的滞留时间，持续触发铁死亡。

相关工作以Multi-Stage Regulated Peptide Microneedle for Enhancing Ferroptosis in Melanoma Therapy为题发表在国际高水平期刊Advanced Functional Materials 上(中科院一区TOP，IF=19)，安徽中医药大学为第一通讯单位，安徽中医药大学程志非研究员、王琪研究员和安徽医科大学刘琦副教授为共同通讯作者，硕士研究生魏超奇为第一作者，刘和青、张帅为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、优秀青年教师培养项目等项目支持。

图1.Cel-FLPM/PF@MN增强癌细胞铁死亡的多阶段调控递送示意图

Cel-FLPM设计整合了线粒体靶向与形貌转变双重功能，其结构中的阳离子吡啶盐基团（MP）确保了对线粒体的高效靶向。在肿瘤微环境中，癌细胞过度表达的亮氨酸氨基肽酶（LAP）触发Cel-FLPM发生响应性变化：亲水PEG链脱落，肽链构象由无规卷曲转变为β折叠结构，驱动其自组装形态从纳米颗粒转变为纳米纤维（图1G,H）。这一过程显著延长了药物在靶部位的滞留时间。

该纳米系统同时具备谷胱甘肽（GSH）响应性：在模拟肿瘤微环境的高GSH条件下，其二硫键快速断裂，16小时内药物释放率超过80%（图1D）。结构表征进一步证实了其功能基础：紫外光谱显示Cel特征吸收峰（425纳米），Zeta电位分析表明表面电位由游离Cel的-16.3 mV转为+9.4 mV（图1B,C），圆二色谱与红外光谱共同验证了酶触发后的构象转变（图1E,F）。这些特性共同实现了药物在线粒体内的精准蓄积与长效作用，从而高效诱导肿瘤细胞铁死亡。

图2.Cel-FLPM的制备与表征。（a）Cel-FLPM肽自组装及LAP响应形态转化的示意图示；（b）Cel、FLPM和Cel-FLPM的紫外可见光谱；（c）Cel、FLPM和Cel-FLPM的Zeta势（n = 3）；（d）Cel随时间累计释放曲线（含10 mM GSH，含无10 mM GSH，n = 3）；（e, f）CD光谱和FTIR光谱；（g）Cel-FLPM和Cel-F的透射电镜图像；（h）Cel-FLPM的流体动力学直径。

PF通过抑制TGF-β/SMAD3信号通路，将活化的癌症相关成纤维细胞（CAFs）重编程至失活状态，下调α-SMA表达并减少致密细胞外基质（ECM）分泌，从而显著增强药物在肿瘤组织中的渗透深度（在三维模型中渗透深度可达60 μm）。该纳米载体集线粒体靶向与亮氨酸氨基肽酶（LAP）响应于一体。进入细胞后能有效定位于线粒体，并在LAP过表达的微环境中发生原位自组装，由纳米颗粒转变为纳米纤维。此形态转变大幅延长了药物在作用部位的滞留时间，实现对肿瘤细胞铁死亡的持续诱导。

图3.Cel-FLPM在PF调控CAFs促进药物渗透后的细胞内行为。（a）PF介导的肿瘤ECM调控示意图；（b）α-SMA蛋白在不同细胞中的表达（n=3）；（c）在不同PF浓度下处理NIH3T3细胞的存活性（n = 3）；（d）SMAD3、pSMAD3和α-SMA表达进行WB分析；（e, f）pSMAD3和α-SMA表达的定量分析（n=3）；（g）在肿瘤球体不同截面中Cel-FLPM的荧光图像；（h, i）溶酶体逃逸和线粒体共定位的CLSM图像。

为验证Cel-FLPM/PF@MN在体内的治疗优势，研究利用B16F10黑色素瘤小鼠模型进行了实验。结果显示，治疗期间小鼠体重稳定（图7B），表明该微针系统生物安全性良好。肿瘤生长曲线（图7C、D）显示，Cel-FLPM/PF@MN组显著抑制了肿瘤生长，效果优于尾静脉给药组，后者因药物全身分布导致局部浓度不足。第14天时，Cel-FLPM/PF@MN组的肿瘤体积和重量最小，抑制率达90.2%（图7E、F）。其疗效优于单一功能组：无PF组渗透不足，无形态转变组滞留时间短。这证实了“深度渗透、靶向递送、长效滞留”多级协同机制的有效性。

图4. Cel-FLPM/PF@MN在黑色素瘤的体内治疗评估。（a）黑色素瘤小鼠的治疗方案示意图；（b）不同处理组小鼠体重曲线变化；（c, d）不同组处理小鼠的肿瘤生长曲线；（e, f）治疗第14天各组体外肿瘤的照片和体重统计。